太陽能發光二極管路燈在公路交通工程中應用探究

魯志堅

摘要：近年來，我國公路交通工程事業發展迅速，公路交通工程中照明是必不可少的設施設備之一，為了提高公路交通照明系統的質量及安全性，有必要優化選擇照明材料。實踐證明，太陽能LED燈應用到公路交通工程中的優勢突出，比如：高效節能、綠色環保、使用壽命長以及安全性高等。本課題重點探究太陽能發光二極管路燈在公路交通工程中的應用，以期為公路交通工程的發展提供一些具有價值的參考建議。

關鍵詞：太陽能；發光二極管；公路交通工程；應用

進入21世紀以來，在社會經濟穩健發展的背景下，我國公路交通工程也呈現了較為快速的發展。在不斷發展過程中，為了實現可持續發展，公路交通工程也注重節能環保、高效節能發展目標的實現。LED，即半導體發光二極管，將其作為光源實現照明，具備節能環保的作用，符合綠色經濟的特點[1]。而將太陽能和LED相結合，形成太陽能發光二極管路燈，應用到公路交通工程當中，則能夠展現非常多的優勢，比如：高效節能、綠色環保以及使用安全等。鑒于此，從公路交通工程的發展角度考慮，本課題針對“太陽能發光二極管路燈在公路交通工程中的應用”進行探究具備一定的價值意義。

一、太陽能資源及太陽能LED照明系統概述

（一）太陽能資源概述

中國位置處于北半球，地域遼闊，大多數地區處于北緯45°以南位置，具備非常豐富的太陽能資源。相關權威數據資料顯示：中國陸地表面年均接收太陽輻射能大概為50×1018kJ（12×1018kcal），大概等于1700億噸標煤；全國各地太陽輻射總量達到3340MJ/m2·a到8400MJ/m2·a（140kacl/m2·a）[2]。以寧夏北部、甘肅北部以及西藏西部等為例，全年日照時數為3200h到3300h，太陽輻射年總量為670kJ·cm-2·a-1到837kJ·cm-2·a-1，相當于燃燒標準煤230kg到280kg；北京、天津、山東以及河南等地，全年日照時數為2200h到3000h，太陽輻射年總量為502kJ·cm-2·a-1到586kJ·cm-2·a-1，相當于燃燒標準煤170kg到200kg。總之，地區不同，太陽能資源分布情況存在差異；需根據不同地區的實際情況，合理、科學地利用太陽能。

（二） 太陽能LED照明系統概述

對于太陽能LED照明系統來說，主要是對太陽能電池的光伏效應加以應用，使太陽光以直接的方式向電能轉換，然后作用在照明系統當中。該系統主要的組成部分包括：太陽能電池、蓄電池、控制系統以及LED燈等。從太陽能LED照明系統的原理來看，太陽能電池板使太陽能以直接的方式向電能轉換，供負載應用，或者存貯在蓄電池當中以作備用[3]。此外，對于控制系統來說，主要作用是為蓄電池提供充電電流及充電電壓，使充電顯得更加平穩及快捷；并且，能夠使由太陽能電池輸出的非穩定電壓向穩定直流電壓轉換，然后由蓄電池把直流電儲存，為負載提供應用。

總結起來，對于太陽能LED路燈，主要將太陽能當作電能的供給來源，為夜間道路提供照明服務。利用太陽能專用高光效照明光源設計以及數字化智能控制模式，能夠基于1根燈桿上對若干只功率存在差異的光源燈進行安裝，然后采取分時控制措施。

二、公路交通工程中太陽能LED燈應用的優勢分析

公路交通工程為了實現可持續發展，太陽能LED燈的應用非常關鍵，主要是因為太陽能LED燈具備諸多方面的優勢，總結起來包括：（1）高效節能。對于LED的光譜，大部分均集中于可見光譜；紅外光或紫外光不存在，或極少；具備很高的使用效率。（2）綠色環保。由LED發射出的光線無頻閃現象，不會對人體造成傷害；光源具備全固態的特點，無泵等相關有毒物質，與熒光燈相比優勢突出。（3）低溫耐受度高。太陽能LED燈在-40℃到70℃的環境溫度中可以應用，具備低溫耐受度高的顯著優勢。（4）能耗低。單獨的一個太陽能LED燈的功率通常為0.05W到1W；從現狀的LED的光效來看，市場中已應用的照明產品當中，3W到3.5W的LED燈的光通量和40W的白熾燈相近。（5）使用壽命長、安全性高。一方面，太陽能LED燈的使用壽命超過500000h，相關報道稱部分太陽能LED燈產品的使用壽命>10萬h；從LED光源理論壽命來說，可>10萬h；與此同時，因為LED無燈絲等易熔斷成分，無玻璃等易損部件，因此在維護成本上能夠在很大程度上得到控制；另一方面，太陽能LED燈的應用安全性高，由于處于低電壓工作狀態，其工作電壓在1.5V到5.0V之間，單獨的工作電流只有20mA到70mA，電壓非常低，能夠在很大程度上提升使用的安全性。

總結起來，太陽能LED路燈融合了LED照明技術與太陽能光伏發電技術，安全可靠，優勢突出，在如今能源短缺、環境污染較為嚴重的情況下，使得太陽能LED路燈具備廣闊的應用前景。此外，太陽能LED路燈的系統工藝比較簡單，使用效率高，所以能夠在很大程度上提升經濟效益及社會效益。

三、太陽能發光二極管路燈（LED）在公路交通工程中的具體應用分析

有學者對高壓鈉燈、LED燈以及太陽能LED燈三者的性價比進行了對比分析，結果顯示太陽能LED燈具備明顯的優勢[4]。為了提高公路交通工程照明的效益，便有必要注重太陽能LED燈的應用。下面將對太陽能LED燈在公路交通工程中的具體應用進行分析，具體內容如下：

（一）在公路工程當中的應用

某公路工程三個路段均應用了太陽能LED燈，包括：（1）第一路段，路寬為9m，光源為150W，采取了單側路燈布置方式，安裝高度為9m，路燈間距為33m，燈臂長度為2m，仰角為12°；（2）第二路段，路寬為14m，光源為150W，采取了雙側對稱的路燈布置方式，安裝高度為8m，路燈間距為27m，燈臂長度為1m，仰角為10°；（3）第三路段，路寬為23m，光源為125W，采取了雙側對側的路燈布置方式，安裝高度為8m，路燈間距為50m，燈臂長度為1.5m，仰角為12°。結果顯示：三個路段比較，第二路段的太陽能LED燈安裝更為成功，使照明要求得到有效滿足，與此同時使城市得到美化，體現了節能環保的作用，能夠促進公路工程的可持續發展。

（二）在公路隧道中的應用

某公路隧道工程全長為824m，凈高為7.3m，凈寬為9m；已構建的太陽能LED是由18km太陽能供電系統與812套LED照明燈具所組成的，此系統體了美觀節能的效果，在總功耗上大約為6kw，和原設計相比節約了80%左右。從實際應用效果來看，此照明系統的應用，由于對LED加以應用，使得功耗得到有效降低，并且開啟時間很短，開關次數不會對系統的應用壽命受到影響；使太陽能LED照明系統實現了智能化控制，滿足白晝照明要求，使供電成本得到有效控制[5]。此外，將太陽能LED燈應用到橋梁工程當中也具備顯著作用，例如：基于橋面以直接的方式將太陽能LED燈鑲嵌，這樣不但在拆換上非常方便，而且不會對橋身造成損壞，在美觀效果上也非常好。

四、結語

通過本課題的探究，認識到太陽能發光二極管路燈（太陽能LED燈）的優勢突出，包括：高效節能、綠色環保、低溫耐受度高、能耗低、使用壽命長以及安全性高等。因此，可以利用太陽能LED燈，合理科學地應用到公路交通工程路燈照明當中，使照明效果得到有效提升，與此同時使公路交通工程照明符合節能降耗、綠色環保的理念，進一步促進公路交通工程的可持續發展。

參考文獻：

[1]張建中.太陽能LED道路交通標志在干線公路改建中的應用[J].山西交通科技，2011，05：78-80.

[2]謝丁，徐益豐，楊依萍.點亮安全之光——農村公路、隧道反光自發光復合交通安全標志項目解讀[J].中國公路，2014，07：110-111.

[3]徐世田，馮慶華，劉洪啟.交通安全新技術在高速公路應用實例[J].公路交通科技（應用技術版），2014，04：300-302.

[4]陶濤.太陽能供電系統在高速公路視頻監控系統中的應用[J].青海交通科技，2012，05：24-26.

[5]樊楨.淺談光伏電站建設對荒漠地區治理意義——以甘肅為例[J].中國經貿導刊，2015，35：8-10.